1964
近兩年，美國政府針對中國電子半導體產業(yè)發(fā)展，出臺了一系列的限制打壓政策，對于這些不斷升級的舉措，中國產業(yè)界，以及政府相關部門也在持續(xù)研究，想辦法應對，且開始逐步適應這種非正常狀態(tài)。
目前來看，美國政府的限制政策主要瞄準三個方面：一是高端芯片成品，主要用于數據中心和人工智能等高性能計算（HPC），如英偉達的A100和H100等高端GPU；二是用于先進制程（14nm及更高級制程）芯片制造的半導體設備，以及用于制造18nm制程DRAM和128層3D NAND Flash的設備；三是高端EDA工具，這方面限制的影響有限，因為目前只限制用于3nm制程芯片設計的EDA工具。
面對這樣的限制政策，感到棘手的不只是中國大陸相關企事業(yè)單位，提供這些產品的美國廠商也相當頭疼，因為這些政策截斷了它們不少財路，在不違反美國政府相關限制政策的情況下，美國廠商，特別是HPC芯片廠商，為了不失去中國大陸市場這一大財源，在相對短時間內，推出了中國“特供”產品，代價是芯片性能有所下降，典型代表就是英偉達。
由于英偉達的高端GPU芯片A100和H100不能出售給中國公司，英偉達開發(fā)了A800和H800，這些處理器的性能明顯下降，避開了美國政府的政策限制。當然，中國企業(yè)，如阿里巴巴、騰訊等購買這些芯片，也要付出代價，那就是要大幅增加成本（實現類似性能和效果，H800用量是H100的三倍）。
除了英偉達，業(yè)績持續(xù)下滑的英特爾，以及風頭正勁的AMD，也在研發(fā)面向中國客戶的“特供”芯片。
相對于芯片成品，半導體設備受到的管控更加嚴格，這對應用材料、KLA、LAM等幾家美國設備大廠的營收產生了不小的影響。
中國的應對
面對美國的限制政策，中國半導體產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)都在探尋解決方法，以便使相關芯片產線，以及下游的電子設備系統“有米下鍋”。其中，最為重要的兩個環(huán)節(jié)是芯片設計和半導體設備，只要能在這兩方面快速提升，就可以很好地緩解美國禁售政策所形成的壓力。
芯片設計方面，相對于在芯片制造方面與國際先進水平存在較大差距，中國芯片設計能力并不弱，也一直在進步，同時，中國的芯片設計公司數量和規(guī)模在不斷擴大。然而，與全球領先的芯片設計公司相比，仍有一定差距，例如，美國的高通、英特爾、AMD、博通等公司擁有雄厚的技術實力和人才儲備，是全球領先的芯片設計公司，與之對應，中國大陸的優(yōu)秀芯片設計企業(yè)，如華為海思、紫光展銳、兆易創(chuàng)新、匯頂科技等，都取得了明顯的發(fā)展業(yè)績，但與全球領先企業(yè)相比，仍存在明顯差距。
中國芯片設計企業(yè)與國際大廠之間的差距，主要體現在對EDA工具和制程工藝的依賴程度，例如，使用同樣一款較為先進的EDA工具，國際大廠都夠在18個月內設計出一款較為成熟的7nm制程芯片，且能取得較高的流片成功率（1-3次流片），而中國排名靠前的設計公司，使用同樣的工具，只能設計出14nm的芯片，且流片成功率與國際先進大廠之間也存在差距。之所以如此，主要原因有兩個：一是技術積累不夠，國際大廠已經成長、發(fā)展了幾十年，如高通，積累了大量的技術、IP和設計經驗，對芯片設計過程中的很多know-how了然于心，這樣就會提升芯片設計的迭代速度和效率，而中國大陸企業(yè)都是后起之秀，是追趕者，積累還不夠；二是缺乏市場機會，特別是試錯機會，由于在2019年之前，美國沒有對中國半導體產業(yè)發(fā)展進行限制，使得本土電子系統和設備商在采購芯片時，特別是中高端產品，多傾向于熟悉的國際大廠產品，這樣比較穩(wěn)妥，出錯的概率低，久而久之，本土中高端芯片難有在市場上歷練的機會，設計水平提升和產品迭代效率自然就難以改善。
中國芯片設計企業(yè)對制程工藝的依賴與對EDA工具的依賴類似，需要改變，特別是2019年之后，中國大陸半導體業(yè)發(fā)展被美國全面限制后，本土芯片設計企業(yè)原本對EDA工具和先進制程工藝的依賴受到極大挑戰(zhàn)，因為得到先進EDA工具和制程工藝的主要途徑被截斷，要想生存、發(fā)展下去，就必須提升自身的設計水平。
好在近兩年，本土芯片采購企業(yè)將更多的訂單給到了本土芯片公司，使得中國芯片設計公司有了更多在市場上歷練的機會，這對于磨練設計水平很有幫助。
在提升設計水平，積累更多設計know-how認知方面。本土公司也在努力，這方面，沒有什么捷徑，就是要沉下心來，在流片之前的設計階段進行枯燥且重復性很強的設計優(yōu)化和驗證、迭代工作，肯于花時間和精力，才能設計出高水平的芯片。當然，設計出更高水平的產品，需要更高水平的芯片設計師，近幾年，國內芯片設計人才薪酬高漲，也從一個側面體現出行業(yè)對高水平芯片設計人才更加重視了。當然，這里也有需要注意并改善的地方，那就是高薪酬的背后，存在著總體人才數量不足、行業(yè)挖角過于頻繁、人才分布過于分散的問題，需要改善和規(guī)范。
中國本土芯片設計業(yè)的火熱，還將促進芯片設計服務業(yè)的發(fā)展。美國的限制，促使中國大陸自研芯片，特別是AI芯片量大增，這對特殊應用IC（ASIC）需求量大幅增長。同時，在各種新興應用的帶動下，ASIC商機明顯增多，以AI應用為例，數據流量逐年大增，這些數據需要處理、運算，CPU/GPU這類通用芯片已經難以跟上AI系統的發(fā)展要求。同時，如前文所述，中國企業(yè)通過組合更多芯片來達到英偉達高端HPC芯片的性能，多以自研芯片為基礎，由于組合的芯片量是單一芯片的數倍，對相關ASIC的需求量成倍增長。
ASIC設計服務企業(yè)可以協助客戶依照自身需求，開發(fā)定制化芯片，并代為向晶圓代工廠投片，縮短芯片開發(fā)周期。在中美科技戰(zhàn)延續(xù)，AI應用蓬勃發(fā)展之際，中國大陸企業(yè)為了規(guī)避美方禁令，產生的大量自研芯片需求對中國本土芯片設計服務業(yè)是個大利好。
以上談的是芯片設計，下面看一下另一個重要環(huán)節(jié)——半導體設備。
美國對先進制程半導體設備的禁運，確實給中國本土晶圓廠相關產線的建設、運營和量產造成了很大困擾，由于先進半導體設備制造能力的突破比芯片設計水平的提升難度更高，因此，中國本土企業(yè)自研的高端芯片會更加難產。
為了應對眼前的挑戰(zhàn)，中國大陸龍頭級別的晶圓廠（晶圓代工廠和存儲芯片IDM）不得不采取應急策略，包括調整制程節(jié)點，例如，晶圓代工廠不得不提請客戶修改芯片設計方案，將較為先進的制程改為相對成熟的制程，在此基礎上，盡量實現原有的性能和功耗水平，但實際難度很大。
之所以會產生以上提到的尷尬局面，就是因為晶圓廠拿不到先進制程設備，只能退而求其次，用相對成熟制程設備彌補，但這不是長久之計。因此，近兩年，包括中微公司、北方華創(chuàng)、盛美上海等龍頭在內的本土半導體設備廠商，在刻蝕、離子注入、薄膜沉積、CMP（化學機械拋光）、清洗等關鍵設備方面加大、加強、加快研發(fā)投入，并取得了明顯成績，為本土晶圓廠解決燃眉之急提供著助力。
在所有半導體設備中，最受關注的是光刻機，由于美國限制，ASML不能向中國本土晶圓廠出售EUV設備，甚至有些高端DUV設備也遲遲無法交付。因此，業(yè)界人士，甚至是廣大國民對國產光刻機的期盼度很高。
據悉，某國產28nm制程光刻機已經于今年初通過驗證，并交付給客戶了，而且，所需的關鍵零部件都已經實現國產化，目前，正在進行兼容性調試，并排除掉一些不確定因素，這些工作完成后，設備就可以應用到產線了。接下來，國產EUV設備的研發(fā)工作也將展開，而且是半導體設備廠與中國本土IT系統設備大廠合作研發(fā)，這其中最為重要的工作是EUV光源的研發(fā)。在整個研發(fā)過程當中，不僅有半導體設備廠商、IT系統設備大廠，還將有晶圓代工大廠深度參與其中。
目前，美國沒有限制28nm制程用半導體設備對華出口，在這種情況下，本土設備廠商已經研制出相關設備，這體現出中國相關決策部門和廠商發(fā)展本土先進半導體設備的決心。據悉，相關半導體設備廠商，晶圓代工廠，以及IT系統設備大廠正在密切配合，攻克14nm/7nm制程芯片的大規(guī)模量產難關，同時還要保障較好的良率。如果能在相對短時間內攻關，則可實現7nm及以上制程芯片生產的自主可控，不會再被“卡脖子”了。
結語
為了應對美國HPC芯片，先進制程半導體設備，以及高端EDA工具對華出口限制，中國本土相關企業(yè)正在加緊修煉內功，無論是芯片設計，還是半導體設備制造，走上了前所未有的發(fā)展之路，并取得了一系列成績。
不過，從目前的情況來看，整體狀況還不樂觀，有些措施和辦法只是權宜之計，“三板斧”過后，要想實現更大程度的“芯片自由”，還有很長的路要走，需要付出更多的心血，且要耐得住寂寞，肯坐冷板凳，潛心研究。
還有一點值得關注，那就是在芯片制造端，特別是半導體設備，在目前及今后較長一段時期內，這種被封鎖的狀態(tài)難以避免，非常之時需非常之事，需要整合更多的本土企事業(yè)單位、資金、人才、基礎設施等資源，形成更強的合力，會進一步提升研發(fā)效率，就像前文提到的28nm和更先進的EUV光刻機研發(fā)，半導體設備廠商、IT系統設備大廠和晶圓代工廠聯合起來，或許，這是一種特定時期的、中國式的IDM發(fā)展策略。
作者：暢秋
